一種用于燃料乙醇廢水二級厭氧處理的高效厭氧反應(yīng)器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種用于燃料乙醇廢水二級厭氧處理的高效厭氧反應(yīng)器,由下自上分為四個(gè)區(qū)域,分別是完全混合區(qū)、第一內(nèi)循環(huán)區(qū)、第二內(nèi)循環(huán)區(qū)以及固液分離區(qū);所述完全混合區(qū)內(nèi)由下至上設(shè)置進(jìn)水布水管、第一導(dǎo)泥板,以及第一導(dǎo)氣板;所述第一內(nèi)循環(huán)區(qū)由下至上設(shè)置第一內(nèi)循環(huán)套筒、第二導(dǎo)氣板,以及第一反射錐;所述第二內(nèi)循環(huán)區(qū)由下至上設(shè)置第二內(nèi)循環(huán)套筒、第二導(dǎo)泥板、第二反射錐、集氣室,以及連通集氣室頂部的沼氣引出管;所述固液分離區(qū)內(nèi)由下至上設(shè)置氣固分離環(huán)板和溢流堰,其中溢流堰外接排水管,氣固分離環(huán)板下方的反應(yīng)器側(cè)壁上外接排氣管。廢水由下自上流經(jīng)四個(gè)分區(qū)后完成反應(yīng)和固液分離,可以取得良好的處理效果。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及燃料乙醇廢水處理裝置,特別是一種用于燃料乙醇廢水二級厭氧 處理的高效厭氧反應(yīng)器。 一種用于燃料乙醇廢水二級厭氧處理的高效厭氧反應(yīng)器
【背景技術(shù)】
[0002] 燃料乙醇擁有清潔、可再生等特點(diǎn),可以降低汽車尾氣中一氧化碳和碳?xì)浠衔?的排放,是可再生能源的重要組成部分,在替代能源、改善環(huán)境,促進(jìn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化,實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè) 增效、農(nóng)民增收等方面具有重要作用。目前,國家發(fā)展燃料乙醇戰(zhàn)略規(guī)劃要求"不與人爭糧, 不與糧爭地",積極科學(xué)發(fā)展非糧燃料乙醇,堅(jiān)持以非糧為主,鼓勵(lì)原料多元化,成為燃料乙 醇技術(shù)發(fā)展趨勢。薯類淀粉質(zhì)燃料乙醇主要包括木薯和紅薯等根生淀粉質(zhì)原料,由于它有 加工性能良好,已被應(yīng)用于大規(guī)模燃料乙醇生產(chǎn)的理想替代原料,薯類非糧淀粉質(zhì)燃料乙 醇生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量酸性高溫高濃度有機(jī)廢水,每生產(chǎn)It燃料乙醇可產(chǎn)生11?15t工 藝廢水,廢水溫度在60°C以上,pH為4?5, C0D (化學(xué)需氧量)為40000?80000mg/L,粘 度大,懸浮物含量高且不易固液分離,然而在非糧淀粉質(zhì)原料生產(chǎn)燃料乙醇過程中產(chǎn)生的 廢水在達(dá)標(biāo)排放的處理過程中也面對著眾多問題:如懸浮物含量高,處理難度大,處理成本 高,很難應(yīng)用于大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化發(fā)展等。厭氧-好氧組合工藝是燃料乙醇廢水處理的經(jīng)典工 藝。傳統(tǒng)的燃料乙醇廢水一般經(jīng)固液分離后,采用"一級厭氧+好氧"工藝處理,但傳統(tǒng)工 藝存在前處理費(fèi)用高、投資大、不穩(wěn)定,從而對后續(xù)厭氧處理帶來不便,容易對系統(tǒng)進(jìn)行沖 擊,另外由于該類廢水的懸浮固體含量較高,應(yīng)用高效厭氧反應(yīng)器UASB、EGSB存在不利因 素,且存在著木薯等殘?jiān)M(jìn)入處理系統(tǒng)引起的堵塞問題,大型全混厭氧發(fā)酵不易攪拌均勻、 污泥流失問題(消化污泥不易沉淀回收)等,同時(shí)一級厭氧出水黏度大,液固分離困難,全 糟廢水厭氧操作容積負(fù)荷通常在2. 5KgC0D/m3 · d左右,影響燃料乙醇生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益,傳 統(tǒng)方法需將高溫厭氧消化液進(jìn)行污泥分離后回流至一級高溫厭氧罐,造成能耗及投資大大 增加,不適用于大型處理系統(tǒng)。同時(shí)進(jìn)入二級厭氧前懸浮物不能有效去除,SS含量仍高達(dá) 6000?12000mg/,嚴(yán)重影響后續(xù)UASB等厭氧反應(yīng)器的連續(xù)高效運(yùn)行。不能最大限度的提 取廢水中的能量(沼氣),同時(shí)通過傳統(tǒng)好氧工藝處理后氨氮、總氮不能有效去除,氮磷的 去除率難以達(dá)到穩(wěn)定的效果。專利《薯類非糧淀粉質(zhì)燃料乙醇糟液處理方法》公開了一種 燃料乙醇廢水處理的方法,但是該方法中二級厭氧反應(yīng)器采用UASB,氣體攪拌強(qiáng)度較弱,水 動(dòng)力學(xué)較差,再加上水質(zhì)黏度大,導(dǎo)致傳質(zhì)效果不佳,C0D去除率僅為50%左右。后續(xù)好氧 生化工藝由于缺乏優(yōu)質(zhì)碳源,導(dǎo)致脫氮效率下降。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0003] 實(shí)用新型目的:本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一 種用于燃料乙醇廢水二級厭氧處理的高效厭氧反應(yīng)器,用以提升厭氧處理效率,兼顧提升 后續(xù)脫氮效果。
[0004] 本實(shí)用新型公開了一種用于燃料乙醇廢水二級厭氧處理的高效厭氧反應(yīng)器,包括 筒體,筒體內(nèi)由下自上分為四個(gè)區(qū)域,分別是完全混合區(qū)、第一內(nèi)循環(huán)區(qū)、第二內(nèi)循環(huán)區(qū)以 及固液分離區(qū);所述完全混合區(qū)內(nèi)由下至上設(shè)置進(jìn)水布水管、第一導(dǎo)泥板,以及第一導(dǎo)氣 板;所述第一內(nèi)循環(huán)區(qū)由下至上設(shè)置第一內(nèi)循環(huán)套筒、第二導(dǎo)氣板,以及第一反射錐,,物料 在第一內(nèi)循環(huán)套筒內(nèi)下降,在第一內(nèi)循環(huán)套筒外側(cè)上升構(gòu)成循環(huán)流動(dòng);所述第二內(nèi)循環(huán)區(qū) 由下至上設(shè)置第二內(nèi)循環(huán)套筒、第二導(dǎo)泥板、第二反射錐、集氣室,以及連通集氣室頂部的 沼氣引出管,物料在第二內(nèi)循環(huán)套筒)內(nèi)上升,在第二內(nèi)循環(huán)套筒外側(cè)下降構(gòu)成循環(huán)流動(dòng); 所述固液分離區(qū)內(nèi)由下至上設(shè)置氣固分離環(huán)板和溢流堰,其中溢流堰外接排水管,氣固分 離環(huán)板下方的筒體側(cè)壁上外接排氣管。
[0005] 本實(shí)用新型中,所述筒體橫截面為圓形或矩形。
[0006] 本實(shí)用新型中,所述第一導(dǎo)泥板為圓錐筒狀,圓錐筒尖部朝上,圓錐筒側(cè)壁與水平 面傾角范圍為20度?70度。
[0007] 本實(shí)用新型中,所述第一導(dǎo)氣板為圓錐筒狀,且圓錐筒尖部朝下,尖部設(shè)有通孔, 通孔面積為筒體橫截面積的1 %?10%,圓錐筒側(cè)壁與水平面的傾角為20?70°,第一導(dǎo) 氣板的最大外徑小于筒體對應(yīng)位置的內(nèi)徑。
[0008] 本實(shí)用新型中,所述第一內(nèi)循環(huán)套管為管狀,管內(nèi)徑為筒體內(nèi)徑的60%?90%。
[0009] 本實(shí)用新型中,所述第二導(dǎo)氣板為圓錐筒狀,且圓錐筒尖部朝上,尖部設(shè)有通孔, 通孔面積為筒體橫截面面積的〇. 1?5%,圓錐筒側(cè)壁與水平面的傾角為20?70°。
[0010] 本實(shí)用新型中,所述第一反射錐和第二反射錐為圓錐筒狀,圓錐筒尖部朝下,圓錐 筒側(cè)壁與水平面傾角范圍為正負(fù)20度?70度。
[0011] 本實(shí)用新型中,所述第二內(nèi)循環(huán)套筒為管狀,管內(nèi)徑為筒體內(nèi)徑的10%?50%。
[0012] 本實(shí)用新型中,第二導(dǎo)泥板為圓錐筒狀,且圓錐筒尖部朝上,尖部設(shè)有通孔,通孔 面積為筒體橫截面積的〇. 1%?5%,圓錐筒側(cè)壁與水平面的傾角為20?70°,圓錐筒側(cè)壁 與集氣室側(cè)壁部分重疊,第二導(dǎo)泥板的最大外徑小于筒體對應(yīng)位置的內(nèi)徑。
[0013] 本實(shí)用新型中,所述集氣室下部為錐狀氣斗,尖部朝上且設(shè)有通孔連通沼氣引出 管,集氣室上部為圓柱形、方形、圓錐形或多棱錐形。
[0014] 本實(shí)用新型中,所述氣固分離環(huán)板為圓錐筒狀,且圓錐筒尖部朝下,尖部設(shè)有通 孔,通孔面積為池橫截面積的1 %?10%,圓錐筒側(cè)壁與水平面的傾角為20?70°。
[0015] 本實(shí)用新型中,所述加藥管用于投加藥劑,調(diào)節(jié)反應(yīng)器內(nèi)pH值和堿度。加藥管池 外部分設(shè)有進(jìn)水閥門。
[0016] 本實(shí)用新型中所述的回流進(jìn)水管,用于回流后續(xù)好氧生化處理工藝產(chǎn)生的含硝酸 鹽廢水?;亓鬟M(jìn)水管池外部分設(shè)有進(jìn)水閥門。
[0017] 本實(shí)用新型優(yōu)點(diǎn)是:
[0018] 1、充分利用沼氣上升動(dòng)能,帶動(dòng)三個(gè)反應(yīng)區(qū)的液體發(fā)生流動(dòng)。特別是在兩個(gè)內(nèi)循 環(huán)區(qū),形成氣提內(nèi)循環(huán)流,增加了廢水的紊動(dòng),降低黏度對廢水傳質(zhì)的影響,提高生化反應(yīng) 效率。
[0019] 2、在堅(jiān)向更易形成了水解酸化、產(chǎn)甲烷和缺氧脫氮的相分離,通過加藥管可注入 pH調(diào)節(jié)藥劑,在完全混合區(qū)發(fā)生酸化的情況下,仍可控制第一內(nèi)循環(huán)區(qū)為pH中性,形成堅(jiān) 向的兩相厭氧環(huán)境,提高反應(yīng)效率。回流管注入含硝酸鹽的后續(xù)好氧生化反應(yīng)產(chǎn)生的含硝 酸鹽廢水,在第二內(nèi)循環(huán)區(qū)進(jìn)行反硝化,可以起到脫氮的作用。
[0020] 3、可以提高反應(yīng)器的固液截留效率。由于反應(yīng)器堅(jiān)向分為四個(gè)部分,可以促進(jìn)比 重大的顆粒污泥停留在反應(yīng)器下部。而沼氣由于經(jīng)過多級收集后,通過縫隙外溢的可能性 大大降低,避免了固液分離區(qū)液體的紊動(dòng),提高固液分離效果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021] 圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 根據(jù)下述實(shí)施例,可以更好地理解本實(shí)用新型。然而,本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理 解,實(shí)施例所描述的內(nèi)容僅用于說明本實(shí)用新型,而不應(yīng)當(dāng)也不會(huì)限制權(quán)利要求書中所詳 細(xì)描述的本實(shí)用新型。
[0023] 如圖1所示,本實(shí)用新型公開了一種用于燃料乙醇廢水二級厭氧處理的高效厭氧 反應(yīng)器,包括筒體1,筒體內(nèi)由下自上分為四個(gè)區(qū)域,分別是完全混合區(qū)A、第一內(nèi)循環(huán)區(qū) B、第二內(nèi)循環(huán)區(qū)C以及固液分離區(qū)D;所述完全混合區(qū)內(nèi)由下至上設(shè)置進(jìn)水布水管16、第一 導(dǎo)泥板2,以及第一導(dǎo)氣板3 ;所述第一內(nèi)循環(huán)區(qū)由下至上設(shè)置第一內(nèi)循環(huán)套筒4、第二導(dǎo)氣 板5,以及第一反射錐6 ;所述第二內(nèi)循環(huán)區(qū)由下至上設(shè)置第二內(nèi)循環(huán)套筒7、第二導(dǎo)泥板8、 第二反射錐9、集氣室10,以及連通集氣室10頂部的沼氣引出管13 ;所述固液分離區(qū)內(nèi)由 下至上設(shè)置氣固分離環(huán)板11和溢流堰12,其中溢流堰12外接排水管14,氣固分離環(huán)板11 下方的筒體側(cè)壁上外接排氣管15。所述筒體橫截面為圓形或矩形。所述第一導(dǎo)泥板為圓錐 筒狀,圓錐筒尖部朝上,圓錐筒側(cè)壁與水平面傾角范圍為20度?70度。所述第一導(dǎo)氣板為 圓錐筒狀,且圓錐筒尖部朝下,尖部設(shè)有通孔,圓錐筒側(cè)壁與水平面的傾角為20?70°,第 一導(dǎo)氣板的最大外徑小于筒體對應(yīng)位置的內(nèi)徑。所述第一內(nèi)循環(huán)套管為管狀,管內(nèi)徑為筒 體內(nèi)徑的60%?90%。所述第二導(dǎo)氣板為圓錐筒狀,且圓錐筒尖部朝上,尖部設(shè)有通孔,通 孔面積為筒體橫截面面積的〇. 1?5%,圓錐筒側(cè)壁與水平面的傾角為20?70°。所述第 一反射錐和第二反射錐為圓錐筒狀,圓錐筒尖部朝下,圓錐筒側(cè)壁與水平面傾角范圍為20 度?70度。所述第二內(nèi)循環(huán)套筒為管狀,管內(nèi)徑為筒體內(nèi)徑的10%?50%。第二導(dǎo)泥板 為圓錐筒狀,且圓錐筒尖部朝上,尖部設(shè)有通孔,圓錐筒側(cè)壁與水平面的傾角為20?70°, 圓錐筒側(cè)壁與集氣室側(cè)壁部分重疊,第二導(dǎo)泥板的最大外徑小于筒體對應(yīng)位置的內(nèi)徑。所 述集氣室下部為錐狀氣斗,尖部朝上且設(shè)有通孔連通沼氣引出管,集氣室上部為圓柱形、方 形、圓錐形或多棱錐形。第一內(nèi)循環(huán)區(qū)和第二內(nèi)循環(huán)區(qū)分別設(shè)有加藥管和回流進(jìn)水管。
[0024] 實(shí)施例
[0025] 如圖1所示,本實(shí)用新型提出一種新型的高效厭氧反應(yīng)器,包括筒體1,筒體內(nèi)由 下自上分為4段,分別為完全混合區(qū)、內(nèi)循環(huán)1區(qū)、內(nèi)循環(huán)2區(qū)和固液分離區(qū)。廢水經(jīng)底部 進(jìn)水管16進(jìn)入完全混合區(qū)。完全混合區(qū)內(nèi)的污泥存在顆粒污泥和絮狀污泥,在該區(qū)域內(nèi)完 全混合并在厭氧菌的作用下大量產(chǎn)生沼氣。沼氣產(chǎn)生后被第一導(dǎo)泥板2和第一導(dǎo)氣板3所 引導(dǎo),進(jìn)入第一導(dǎo)氣板3與筒體1的環(huán)形夾縫中,沿筒體上升進(jìn)入內(nèi)循環(huán)1區(qū)中的第一內(nèi)循 環(huán)套筒4與筒體1的環(huán)狀空間,隨著沼氣提升的氣提作用,如圖中箭頭所示,內(nèi)循環(huán)1區(qū)的 第一內(nèi)循環(huán)套筒4外的區(qū)域形成上升水流,上升流與第一導(dǎo)氣板5和第一反射錐6接觸后, 流向發(fā)生改變進(jìn)入第一內(nèi)循環(huán)套筒4的中間形成下向流。下向流遇第一導(dǎo)氣板3發(fā)生反射 再次進(jìn)入第一內(nèi)循環(huán)套筒4的外側(cè)。在持續(xù)的沼氣產(chǎn)生的推動(dòng)下,內(nèi)循環(huán)1區(qū)形成套筒外 上升流和套筒內(nèi)下降流的內(nèi)循環(huán)。良好的內(nèi)循環(huán)可以增強(qiáng)液體紊流的強(qiáng)度,降低黏性對傳 質(zhì)的影響。內(nèi)循環(huán)1區(qū)內(nèi)的沼氣被第一反射錐6和第一導(dǎo)氣板5所引導(dǎo),如圖中箭頭所示, 進(jìn)入內(nèi)循環(huán)2區(qū)的第二內(nèi)循環(huán)套筒7內(nèi)形成氣提上升流。被第二導(dǎo)泥板8、第二反射錐9所 引導(dǎo),在第二內(nèi)循環(huán)套筒7外形成下降流,構(gòu)成內(nèi)循環(huán)。沼氣則進(jìn)入集氣室10經(jīng)沼氣引出 管13外排。內(nèi)循環(huán)2區(qū)內(nèi)有少量殘余沼氣被氣固分離環(huán)板11所截留,經(jīng)排氣管15外排。 同時(shí),部分水流向上進(jìn)入固液分離區(qū),經(jīng)溢流堰12、排水管14外排。內(nèi)循環(huán)1區(qū)、內(nèi)循環(huán)2 區(qū)分別設(shè)有加藥管17和回流進(jìn)水管18。
[0026] 原燃料乙醇廢水一級厭氧發(fā)酵出水C0D8000mg/L,分別進(jìn)入U(xiǎn)ASB反應(yīng)器和本反應(yīng) 器,進(jìn)入U(xiǎn)ASB反應(yīng)器處理后出水C0D為4000mg/L,SS為2000mg/L,本反應(yīng)器出水C0D為 2000mg/L,SS 為 600mg/L。
[0027] 本實(shí)用新型提供了一種用于燃料乙醇廢水二級厭氧處理的高效厭氧反應(yīng)器,具體 實(shí)現(xiàn)該技術(shù)方案的方法和途徑很多,以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式,應(yīng)當(dāng)指出, 對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說,在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下,還可以做出若 干改進(jìn)和潤飾,這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。本實(shí)施例中未明確的各 組成部分均可用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于燃料乙醇廢水二級厭氧處理的高效厭氧反應(yīng)器,其特征在于,包括筒體 (1),筒體內(nèi)由下自上分為四個(gè)區(qū)域,分別是完全混合區(qū)、第一內(nèi)循環(huán)區(qū)、第二內(nèi)循環(huán)區(qū)以及 固液分離區(qū); 所述完全混合區(qū)內(nèi)由下至上設(shè)置進(jìn)水布水管(16)、第一導(dǎo)泥板(2),以及第一導(dǎo)氣板 ⑶; 所述第一內(nèi)循環(huán)區(qū)由下至上設(shè)置第一內(nèi)循環(huán)套筒(4)、第二導(dǎo)氣板(5),以及第一反射 錐(6),物料在第一內(nèi)循環(huán)套筒(4)內(nèi)下降,在第一內(nèi)循環(huán)套筒(4)外側(cè)上升;第一內(nèi)循環(huán) 區(qū)內(nèi)設(shè)有加藥管(17); 所述第二內(nèi)循環(huán)區(qū)由下至上設(shè)置第二內(nèi)循環(huán)套筒(7)、第二導(dǎo)泥板(8)、第二反射錐 (9)、集氣室(10),以及連通集氣室(10)頂部的沼氣引出管(13),物料在第二內(nèi)循環(huán)套筒 (7)內(nèi)上升,在第二內(nèi)循環(huán)套筒(7)外側(cè)下降;第二內(nèi)循環(huán)區(qū)內(nèi)設(shè)有回流進(jìn)水管(18); 所述固液分離區(qū)內(nèi)由下至上設(shè)置氣固分離環(huán)板(11)和溢流堰(12),其中溢流堰(12) 外接排水管(14),氣固分離環(huán)板(11)下方的筒體側(cè)壁上外接排氣管(15)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器,其特征在于,所述筒體橫截面為圓形或矩形。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器,其特征在于,所述第一導(dǎo)泥板為圓錐筒狀,圓錐筒尖 部朝上,圓錐筒側(cè)壁與水平面傾角范圍為20度?70度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器,其特征在于,所述第一導(dǎo)氣板為圓錐筒狀,且圓錐筒 尖部朝下,尖部設(shè)有通孔,通孔面積為筒體橫截面積的1 %?10%,圓錐筒側(cè)壁與水平面的 傾角為20?70°,第一導(dǎo)氣板的最大外徑小于筒體對應(yīng)位置的內(nèi)徑。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器,其特征在于,所述第一內(nèi)循環(huán)套管為管狀,管內(nèi)徑為 筒體對應(yīng)位置內(nèi)徑的60 %?90 %。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器,其特征在于,所述第二導(dǎo)氣板為圓錐筒狀,且圓錐筒 尖部朝上,尖部設(shè)有通孔,通孔面積為筒體對應(yīng)位置橫截面面積的〇. 1?5%,圓錐筒側(cè)壁 與水平面的傾角為20?70°。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器,其特征在于,所述第一反射錐和第二反射錐為圓錐 筒狀,圓錐筒尖部朝下,圓錐筒側(cè)壁與水平面傾角范圍為正負(fù)20度?70度。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器,其特征在于,所述第二內(nèi)循環(huán)套筒為管狀,管內(nèi)徑為 筒體對應(yīng)位置內(nèi)徑的10%?50%。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器,其特征在于,第二導(dǎo)泥板為圓錐筒狀,且圓錐筒尖部 朝上,尖部設(shè)有通孔,通孔面積為筒體橫截面積的〇. 1%?5%,圓錐筒側(cè)壁與水平面的傾 角為20?70°,圓錐筒側(cè)壁與集氣室側(cè)壁部分重疊,第二導(dǎo)泥板的最大外徑小于筒體對應(yīng) 位置的內(nèi)徑。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器,其特征在于,所述集氣室為錐狀氣斗,尖部朝上且 設(shè)有通孔連通沼氣引出管。
【文檔編號】C02F3/28GK203904067SQ201420238053
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年5月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月9日
【發(fā)明者】楊蘊(yùn)毅, 王宏杰, 秦嶺, 吳凱, 盛愛紅, 王超林, 吳孔偉 申請人:上海天之冠可再生能源有限公司, 南京元?jiǎng)P生物能源環(huán)保工程有限公司